鋁鋰合金的等離子電解氧化及其摩擦性能研究.pdf

1、鋁合金作為現(xiàn)代工業(yè)領(lǐng)域中一種重要的結(jié)構(gòu)材料，其腐蝕與防護問題具有重要的研究意義，而等離子電解氧化是提高鋁合金表面性能的重要手段。本論文系統(tǒng)研究了2A97鋁鋰合金在硅酸鹽電解液體系中的等離子電解氧化行為。首先，分析了直流條件下電流密度大小、氧化時間等電參數(shù)對等離子電解氧化膜層的表面和截面形貌、相組成以及耐蝕性的影響。然后著重研究了脈沖電流條件下，電解液濃度、電流密度大小、氧化時間等參數(shù)對氧化膜表面和截面形貌、成分和相組成以及耐蝕性、耐磨性

2、等的影響。
　　 結(jié)果表明，直流模式條件下，等離子電解氧化處理對提高鋁鋰合金的耐腐蝕性能的程度有限，而且處理時間過長，膜層微觀結(jié)構(gòu)中缺陷增多，對膜層的耐蝕性帶來不利影響，提高電流密度對膜層的耐蝕性也沒有明顯的影響。但在脈沖電流模式條件下，等離子電解氧化處理明顯提高了鋁鋰合金的耐腐蝕性能。因此本論文主要著力于研究脈沖電流條件下的等離子電解氧化膜的性能。
　　 鋁鋰合金在低濃度的硅酸鹽溶液中得到的等離子電解氧化膜外觀為棕紅色

3、，這與普通鋁合金在硅酸鹽電解液中的PEO膜層通常顯白色的現(xiàn)象不同。經(jīng)XPS分析，這是由于氧化亞銅參與成膜的結(jié)果。鋁鋰合金的等離子電解氧化膜表面的微觀結(jié)構(gòu)中存在兩類不同放電類型導致的特征結(jié)構(gòu)，包括餅狀結(jié)構(gòu)和菜花狀結(jié)構(gòu)。經(jīng)EDS分析，餅狀結(jié)構(gòu)的成分主要為Al和O元素，主要來源于基體;而菜花狀結(jié)構(gòu)的成分主要為Si和O元素，主要來源于電解液。
　　 低濃度的硅酸鹽電解液中的膜層由內(nèi)外兩層組成，而內(nèi)外層之間分布著大尺寸的孔洞，膜層的相結(jié)構(gòu)

4、以α-Al2O3為主。在高濃度的硅酸鹽溶液中，膜層生長速度加快，相同時間下的膜層厚度明顯提高，膜層相結(jié)構(gòu)主要以莫來石為主。
　　 摩擦試驗表明，低濃度硅酸鹽電解液中形成的膜層具有優(yōu)異的耐磨性，與大部分文獻認為的外層是疏松層不同，外層膜機械性強度很大（硬度可達19GPa），這使得外層具有很強的抵御磨損能力，而且當外層由于機械作用遭到磨損后，內(nèi)層提供了更為優(yōu)異的耐磨能力（內(nèi)層與基體的附著力優(yōu)異且本身具有9～12Gpa的硬度）。高濃度